金属与半导体Ge欧姆接触制备、性质及其机理分析

金属与Ge材料接触时界面处存在着强烈的费米钉扎效应, 尤其与n型Ge形成的欧姆接触的比接触电阻率高, 是制约Si基Ge器件性能的关键因素之一. 本文对比了分别采用金属Al和Ni 与Si衬底上外延生长的p型Ge和n型Ge材料的接触特性. 发现在相同的较高掺杂条件下, NiGe与n型Ge可形成良好的欧姆接触, 其比接触电阻率 较 Al接触降低了一个数量级, 掺P浓度为2×10¹⁹ cm^-3时达到1.43×10^-5 Ω·cm². NiGe与p型Ge接触和Al接触的比接触电阻率相当, 掺B浓度为4.2×10¹⁸ cm^-3时达到1.68×10^-5 Ω·cm². NiGe与n型Ge接触和Al电极相比较, 在形成NiGe过程中, P杂质在界面处的偏析是其接触电阻率降低的主要原因. 采用NiGe作为Ge的接触电极在目前是合适的选择. 关键词： 金属与Ge接触性质 NiGe 比接触电阻率     

硅衬底GaN基LED N极性n型欧姆接触研究

在Si衬底GaN基垂直结构LED的N极性n型面上,利用电子束蒸发的方法制作了Ti/Al电极,通过了I-V曲线研究了有无AlN缓冲层对这种芯片欧姆接触的影响.结果显示,去除AlN缓冲层后的N极性n型面与Ti/Al电极在500到600 ℃范围内退火才能形成欧姆接触.而保留AlN缓冲层的N极性n型面与Ti/Al电极未退火时就表现为较好的欧姆接触,比接触电阻率为2×10^-5 Ω·cm²,即使退火温度升高至600 ℃,也始终保持着欧姆接触特性.因此,AlN缓冲层的存在是Si衬底GaN基垂直结构LED获得高热稳定性n型欧姆接触的关键. 关键词： 硅衬底 N极性 AlN缓冲层 欧姆接触     

低接触电阻率Ni/Ag/Ti/Au反射镜电极的研究

研究了Ag的厚度、退火时间、沉积温度对于Ni/Ag/Ti/Au电极的反射率及与p-GaN欧姆接触性能的影响. 利用分光光度计测量反射率, 采用圆形传输线模型计算比接触电阻率. 结果表明: 随着Ag厚度的增加, Ni/Ag/Ti/Au电极的反射率逐渐增大; 在氧气氛围中, 随着退火时间从1 min增至10 min, 300 ℃退火时, 比接触电阻率持续下降, 而对于400-600 ℃退火, 比接触电阻率先减小后增大; 在300和400 ℃氧气中进行1-10 min 的退火后, Ni/Ag/Ti/Au的反射率变化较小, 退火温度高于400 ℃时, 随着退火时间的增加, 反射率急剧下降; 在400 ℃氧气中3 min退火后, 比接触电阻率可以达到3.6×10^-3 Ω·cm². 此外, 适当提高沉积温度可以增加Ni/Ag/Ti/Au的反射率并降低比接触电阻率, 沉积温度为120 ℃条件下的Ni/Ag/Ti/Au电极在450 nm处反射率达到90.1%, 比接触电阻率为6.4×10^-3 Ω·cm². 综合考虑电学和光学性能, 在沉积温度为120 ℃下蒸镀Ni/Ag/Ti/Au (1/200/100/100 nm)并在400 ℃氧气中进行3 min退火可以得到较优化的电极. 利用此电极制作的垂直结构发光二极管在350 mA电流下的工作电压为2.95 V, 输出光功率为387.1 mW, 电光转换效率达到37.5%.     

多层Ti/Al电极结构对Ga N/AlGaN HEMT欧姆接触特性的影响

研究了多层Ti/Al结构电极对GaN/AlGaN HEMT欧姆接触特性及表面形态的影响。采用传输线模型对各结构电极的比接触电阻率进行了测量,采用扫描电子显微镜对电极表面形态进行扫描。实验结果显示,在同样的退火条件下,随着Ti/Al层数的增加,比接触电阻率逐渐减小,表面形态趋于光滑;降低Ti/Al层的厚度会加剧Au向内扩散而增加比接触电阻率,但能稍微改善表面形态;Ti比例过高会影响Ti N的形成导致比接触电阻率增加,但能明显改善表面形态。     

传输线模型测量Au/Ti/p型金刚石薄膜的欧姆接触电阻率

采用传输线模型测量了重B掺杂p型金刚石薄膜(约10²⁰cm^-3)上Ti/A u欧姆接触电阻率ρ_c,测试了500℃退火前后及大电流情况下的I-V特性,研究 了退火对ρ_c的影响.结果表明,重掺杂和退火工艺是改善欧姆接触的有效手段. ρ_c随测试温度的变化表明金属/半导体接触界面载流子输运机制为隧道穿透.而 光照对ρ_c影响的分析表明金刚石可作为理想窗口材料.测试得到的最低ρ _c值约为10^-4Ωcm². 关键词： 金刚石薄膜 欧姆接触 接触电阻率     

GaN HEMT欧姆接触模式对电学特性的影响

本文制备了AlGaN/GaN HEMT器件中常规结构与带有纵向接触孔结构的两种接触电极,研究了该两种源欧姆接触模式对器件电学特性的影响.在相同条件下进行快速退火,发现在750?C下退火30 s后,常规结构还没有形成欧姆接触,而带有纵向欧姆接触孔的接触电极与外延片已经形成了良好的欧姆接触.同时,比较了Ti/Al/Ti/Au和Ti/Al/Ni/Au电极退火后表面形态,Ti/Al/Ni/Au具有更好的表面形貌.通过测试两种结构的HEMT器件后,发现采用纵向欧姆接触孔结构器件具有更高的跨导和饱和电流,但是也会在栅极电压为0.5—2 V之间产生严重的电流崩塌现象.     

刻蚀与退火对GaN欧姆接触的影响

使用干法刻蚀在GaN LED晶片上刻蚀n区,用电子束蒸发方法在n型GaN表面上淀积Ti/Al双金属层作为接触电极,在N2环境中进行退火.探讨不同的刻蚀方法和刻蚀条件及不同的退火条件对Ti/Al-n型GaN间欧姆接触的影响.     

退火温度和退火气氛对Ni/Au与p-GaN之间欧姆接触性能的影响

研究了不同退火温度和气氛对Ni/Au与p-GaN之间欧姆接触性能的影响. 采用圆形传输线模型方法得到不同退火温度和不同退火气氛下的比接触电阻率. 结果表明, 较适宜的退火温度为500 ℃左右, 退火温度太高或太低都会导致比接触电阻率的增大; 较适宜的退火气氛为适量含氧的氮气气氛, 且氧气含量对比接触电阻率大小的影响并不显著. 经过对退火条件的优化, 得到的比接触电阻率可达7.65×10^-4 Ω·cm². 关键词： p-GaN 欧姆接触 圆形传输线模型 快速热退火     

Bi2Sr2CaCu2O8+δAu界面性质的研究

采用高真空下(2～3×10-5Pa)原位,低温(77K)解理,高速原位蒸发金膜的方法,我们得到了接近"本征"的CuO2/Au接触界面.测量结果显示接触界面为欧姆接触.四端法测量的结果显示这样的界面有着较小的电阻率(<1.5×10-8Ωcm2).我们认为,一种可能是因为临近效应的影响造成了CuO2/Au接触界面电阻的消失,而所测量到的剩余电阻实际应为外电路引入的电阻,而另一种可能是界面仍然存在一极小的欧姆接触电阻.这将对研究高温超导体与金属接触的界面性质有着积极的意义.     

不同退火方式对Ni/SiC接触界面性质的影响

采用快速热退火(rapid thermal annealing, RTA)法和脉冲激光辐照退火(laser spark annealing, LSA)法, 在n型4H-SiC的Si面制备出Ni电极欧姆接触. 经传输线法测得RTA样品与LSA样品的比接触电阻分别为5.2×10^-4 Ω·cm², 1.8× 10^-4 Ω·cm². 使用扫描电子显微镜、原子力显微镜、透射电子显微镜、拉曼光谱等表征手段, 比较了两种退火方式对电极表面形貌、电极/衬底截面形貌和元素成分分布、SiC衬底近表层碳团簇微结构的影响. 结果表明, 相比于RTA, LSA法制备出的欧姆接触在电极表面形貌、界面形貌、电极层组分均匀性等方面都具有明显优势, 有望使LSA成为一种非常有潜力的制备欧姆接触的退火处理方法.     

Adhesive Properties of the TiAl/Al2O3 Interface

Russian Physics Journal - A systematic study of the atomic and electronic structure of the interface between the γ-TiAl alloy and α-Al2O3(0001) oxide depending on the contact...     

Si在TiAl3中取代行为的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法,研究了Si原子在TiAl3中的格点取代行为.通过对不同原子被置换后的c/a值、形成能以及电子态密度的计算和比较,发现Si原子倾向于取代TiAl3中的Al原子,其取代行为主要由系统的电子结构决定,计算结果与实验相符.为了进一步研究Si原子的取代行为,对Si原子占据的格点以松散或紧凑分布下体系的总能、形成能以及电子态密度进行了计算,结果表明Si原子倾向于取代TiAl3中松散分布的Al(2)原子.对c/a值的计算表明,随Al(2)格点Si原子浓度的增加,c/a值逐渐增大;而当Si取代Al(1)格点时,c/a值随Si原子浓度的增加而减小.研究表明,Si在TiAl3中的极限固溶度介于12.5at%-18.75at%之间.     

TiAl/Ti3Al体系剪切变形的分子动力学研究

利用分子动力学方法研究了正化学比的TiAl/Ti3Al双相体系中剪切变形诱发位错形核以及相关结构转变的动态过程以及切变力场对最终结构的影响.研究发现,在TiAl/Ti3Al双相体系中剪切变形诱发黏滞-滑移式的滑移行为;界面在其中起到了传递能量、均衡协变的作用,界面两侧的异相结构保留了单相形变特征.六角密堆积(HCP)-Ti3Al部分各原子层较长时间内呈整体剪切协变,其后形变分化为应力集中诱发层错区和初始完整结构回复区;而面心立方(FCC)-TiAl部分因刚性较大仅存在微协变,其后局部受力区直接诱发相邻原子层间相对滑移,发生FCC向HCP结构转变.变形结构方面,HCP-Ti3Al部分在剪切力较大区域形成连续且稳定的FCC堆垛,近界面区FCC薄层与HCP相交替并存;而FCC-TiAl部分内禀层错和孪晶共存,当力场增大时形成亚稳HCP结构.     

TiAl/Ti3Al体系剪切变形的分子动力学研究

利用分子动力学方法研究了正化学比的TiAl/Ti₃Al双相体系中剪切变形诱发位错形核以及相关结构转变的动态过程以及切变力场对最终结构的影响.研究发现,在TiAl/Ti₃Al双相体系中剪切变形诱发黏滞-滑移式的滑移行为;界面在其中起到了传递能量、均衡协变的作用,界面两侧的异相结构保留了单相形变特征.六角密堆积（HCP）-Ti₃Al部分各原子层较长时间内呈整体剪切协变,其后形变分化为应力集中诱发层错区和初始完整结构回复区;而面心立方（FCC）-TiAl部分因刚性较大仅存在微协变,其后局部受力区直接诱发相邻原子层间相对滑移,发生FCC向HCP结构转变.变形结构方面,HCP-Ti₃Al部分在剪切力较大区域形成连续且稳定的FCC堆垛,近界面区FCC薄层与HCP相交替并存;而FCC-TiAl部分内禀层错和孪晶共存,当力场增大时形成亚稳HCP结构. 关键词： 3Al')" href="#">TiAl/Ti₃Al 分子动力学模拟 剪切变形 层错结构     

熔融TiAl合金纳米粒子在TiAl(001)基底表面凝结过程中微观结构演变的原子尺度模拟

采用基于嵌入原子方法的分子动力学方法模拟了附着于TiAl合金(001)面的TiAl合金纳米粒子在不同温度下的原子堆积结构演变. 在模拟中, 熔融态(1500 K)的纳米粒子先被放置在温度分别为1100, 1000, 900, …, 200和100 K的基体(001)面, 随后急冷降温至基体温度. 通过逐层分析粒子内和基体表面的原子排列情况, 发现温度主要影响粒子内的原子堆积结构. 当基体温度很高时, 粒子内除了靠近基体的几个原子层外, 其他区域内均未形成有序的原子堆积结构. 随基体温度降低, 粒子内大部分原子逐渐形成了有序的原子堆积结构, 且粒子内出现了一个以基体(001)晶面为底面、以基体[101], [101], [011], [011]晶向为轴的近四棱锥形内区域, 此区域内外的原子均呈有序排列, 但原子面的取向不同, 因而形成了明显的界面. 随基体温度进一步降低, 这个内区域仍然存在但其体积不断减小, 同时在纳米粒子顶部有越来越多的原子再次呈现无序排列, 使此内区域愈加难以辨别.     

Interface Energies for Carbide Precipitates in TiAl

Carbon has been extensively investigated as an additive to TiAl alloys to improve high-temperature mechanical properties. The ternary-carbide-precipitate phases that have received most attention are Ti₃AlC (cubic perovskite), and Ti₂AlC (hexagonal). The perovskite (P) precipitates in the form of needles along the 001 direction of -TiAl, and the hexagonal phase (H) primarily forms platelets perpendicular to 111 directions. Using the first-principles density functional theory code VASP, calculations of host-precipitate interface energies were performed for these two carbides. An atomic-scale formulation of the interface energy is adopted. Calculations for the coherent interfaces are performed to determine the preferred terminations and translation states. An approximate correction to the interface energy for the effect of misfit is applied to estimate the energy of incoherent interfaces. The relative interface properties of the P-type and H-type carbides are determined by, in addition to the misfit strains, (i) the stronger bonding of the P-type than the H-type precipitate with the host at the interface, and (ii) the more pronounced variations of the interatomic potentials as a function of parallel translation state across non-close-packed (100) P layers than those across close-packed (0001) H layers.     

Low-repetition-rate high-peak-power Kerr-lens mode-locked TiAl(2)O(3) laser with a multiple-pass cavity

We demonstrate a novel, long, multiple-pass cavity (MPC) to obtain low repetition rates and high peak intensities from Kerr-lens mode-locked lasers. We show that the MPC provides a zero effective length by a unity transformation of the q parameter after a given number of transits of the laser beam. Pulse durations of 16.5 fs with 0.7 MW of power at a 15-MHz repetition rate are achieved. This is, to our knowledge, the lowest repetition rate ever achieved directly from a femtosecond laser resonator without use of additional active devices and cavity dumping. The combination of low repetition rates and high peak intensity is extremely useful for femtosecond pump-probe and other nonlinear experiments because it permits the application of high peak intensity without excessive average power.